Tipos de músculo liso.
El músculo liso de los distintos órganos es distinto del de la
mayor parte de los demás en varios sentidos: 1) dimensiones
físicas; 2) organización en fascículos o láminas; 3) respuesta
a diferentes tipos de estímulos; 4) características de la inervación,
y 5) función. Sin embargo, en aras de la simplicidad, el
músculo liso en general se puede dividir en dos tipos principales, músculo liso multiunitario y músculo liso unitario.
Músculo liso multiunitario.
Este tipo de músculo liso
está formado por fibras musculares lisas separadas y discretas.
Cada una de las fibras actúa independientemente
de las demás y con frecuencia está inervada por una única
terminación nerviosa, como ocurre en las fibras musculares
esqueléticas. La característica más importante de las fibras musculares
lisas multiunitarias es que cada una de las fibras se puede contraer
independientemente de las demás, y su control se ejerce
principalmente por señales nerviosas. Por el contrario, una parte
importante del control del músculo liso unitario es ejercida por
estímulos no nerviosos.
Músculo liso unitario. Este tipo se denomina músculo liso sincitial o músculo liso visceral. El término «unitario» es confuso porque no se refiere a fibras musculares únicas. Por
el contrario, se refiere a una masa de cientos a miles de fibras
musculares lisas que se contraen juntas como una única unidad.
Las fibras habitualmente están dispuestas en láminas o
fascículos, y sus membranas celulares están adheridas entre
sí en múltiples puntos, de modo que la fuerza que se genera
en una fibra muscular se puede transmitir a la siguiente. Este tipo de músculo liso también se conoce como músculo liso sincitial debido a sus interconexiones sincitiales
entre las fibras. También se denomina músculo liso visceral
porque se encuentra en la pared de la mayor parte de las vísceras
del cuerpo, por ejemplo el aparato digestivo, las vías
biliares, los uréteres, el útero y muchos vasos sanguíneos.
Mecanismo contráctil en el músculo liso.
Base química de la contracción del músculo liso.
El músculo liso contiene filamentos tanto de actina como de
miosina, que tienen características químicas similares a los filamentos
de actina y miosina del músculo esquelético. No contiene
el complejo de troponina normal que es necesario para el
control de la contracción del músculo esquelético, de modo que
el mecanismo de control de la contracción es diferente.
Base física de la contracción del músculo liso.
El músculo liso no tiene la misma disposición estriada de los
filamentos de actina y miosina que se encuentra en el músculo
esquelético.
Interpuestos entre los filamentos de actina de la fibra
muscular están los filamentos de miosina. Estos filamentos
tienen un diámetro superior al doble que los filamentos de
actina. En las microfotografías electrónicas habitualmente se
ven 5 a 10 veces más filamentos de actina que de miosina. La estructura
que se ha propuesto de una unidad contráctil individual
del interior de una célula muscular lisa, en la que se ven grandes
números de filamentos de actina que irradian desde dos
cuerpos densos; los extremos de estos filamentos se superponen
a un filamento de miosina que está localizado a mitad
de camino entre los cuerpos densos. Esta unidad contráctil
es similar a la unidad contráctil del músculo esquelético, aunque
sin la regularidad de su estructura; de hecho, los cuerpos
densos del músculo liso tienen la misma función que los discos
Z del músculo esquelético. La utilidad de esta organización
es que permite que las células musculares lisas se contraigan
hasta el 80% de su longitud, en lugar de estar limitadas a
menos del 30%, como ocurre en el músculo esquelético.
Comparación de la contracción del músculo liso con la contracción del músculo estriado. Aunque la mayor parte de los músculos esqueléticos se contraen
y relajan rápidamente, la mayor parte de las contracciones
del músculo liso son contracciones tónicas prolongadas,
que a veces duran horas o incluso días. Por tanto, cabe esperar
que las características físicas y químicas de la contracción del
músculo liso sean diferentes de las del músculo esquelético. A
continuación se presentan algunas diferencias.
Ciclado lento de los puentes cruzados de miosina.
La rapidez del ciclado de los puentes transversos de miosina en
el músculo liso es mucho más lenta que en el músculo esquelético; de hecho,
la frecuencia es tan baja como 1/10 a 1/300 de la del músculo
esquelético. A pesar de todo, se piensa que la fracción
de tiempo que los puentes cruzados permanecen unidos a los
filamentos de actina, que es un factor importante que determina
la fuerza de la contracción, está muy aumentada en el
músculo liso. Una posible razón del ciclado lento es que las
cabezas de los puentes cruzados tienen una actividad ATPasa
mucho menor que en el músculo esquelético, de modo que la
degradación del ATP que aporta energía a los movimientos de
las cabezas de los puentes cruzados está muy reducida, con el
consiguiente enlentecimiento de la frecuencia de ciclado. La baja utilización de energía por el músculo liso es muy importante para la economía energética global del cuerpo,
porque órganos como los intestinos, la vejiga urinaria, la
vesícula biliar y otras vísceras con frecuencia mantienen una
contracción muscular tónica casi indefinidamente. Un tejido muscular liso típico
comienza a contraerse de 50 a 100 ms después de ser excitado,
alcanza la contracción completa aproximadamente
0,5 s después, y después la fuerza contráctil disminuye en 1 a
2 segundos más, dando un tiempo total de contracción de 1
a 3 s. Este tiempo es aproximadamente 30 veces más prolongado
que una contracción única de una fibra muscular esquelética
media. Pero como hay tantos tipos de músculo liso, la
contracción de algunos tipos puede ser tan corta como 0,2 s o
tan larga como 30 s.
El inicio lento de la contracción del músculo liso, así como
su contracción prolongada, está producido por la lentitud de
la unión y la separación de los puentes cruzados a los filamentos
de actina. Además, el inicio de la contracción en
respuesta a los iones calcio es mucho más lento que en el
músculo esquelético. La fuerza máxima de contracción
del músculo liso es con frecuencia mayor que la del
músculo esquelético, hasta 4 a 6 kg/cm2 de área transversal
para el músculo liso, en comparación con 3 a 4 kg para el
músculo esquelético. Esta gran fuerza de la contracción del
músculo liso se debe al período prolongado de unión de los
puentes cruzados de miosina a los filamentos de actina. Además, la energía que se consume para mantener la contracción con frecuencia es minúscula, a veces tan sólo 1/300 de la energía necesaria para una contracción sostenida
y comparable del músculo esquelético. Esto se denomina
mecanismo de «cerrojo». Otra característica
importante del músculo liso, especialmente del tipo unitario
visceral de músculo liso de muchos órganos huecos, es
su capacidad de recuperar casi su fuerza de contracción original
segundos a minutos después de que haya sido alargado
o acortado. Al igual que en el caso del músculo esquelético, el estímulo
que inicia la mayor parte de las contracciones del músculo
liso es un aumento de los iones calcio en el medio intracelular. Sin embargo, el músculo liso no contiene troponina, la
proteína reguladora que es activada por los iones calcio para
producir la contracción del músculo esquelético.
Los iones calcio se combinan con la calmodulina
para provocar la activación de la miosina cinasa y
fosforilación de la cabeza de miosina. En lugar de la
troponina, las células musculares lisas contienen una gran
cantidad de otra proteína reguladora denominada calmodulina. Aunque esta proteína es similar a la troponina, es diferente en la manera en la que inicia la contracción. La
calmodulina lo hace activando los puentes cruzados de miosina.
La miosina fosfatasa es importante en la interrupción
de la contracción.
La miosina fosfatasa, que está localizada en el citosol de la célula
muscular lisa y que escinde el fosfato de la cadena ligera
reguladora. Después se interrumpe el ciclo y finaliza la contracción.
Por tanto, el tiempo necesario para la relajación de
la contracción muscular está determinado en gran medida
por la cantidad de miosina fosfatasa activa en la célula. Aunque las fibras musculares esqueléticas son estimuladas
exclusivamente por el sistema nervioso, la contracción del
músculo liso puede ser estimulada por múltiples tipos de señales:
señales nerviosas, estimulación hormonal, distensión del
músculo y otros diversos estímulos. El principal motivo de
esta diferencia es que la membrana del músculo liso contiene
muchos tipos de proteínas receptoras que pueden iniciar el
proceso contráctil. Además, otras proteínas receptoras inhiben
la contracción del músculo liso, que es otra diferencia respecto
al músculo esquelético. Por tanto, en esta sección se analiza el
control nervioso de la contracción del músculo liso, seguido
del control hormonal y de otros mecanismos de control
Uniones neuromusculares del músculo liso.
Las fibras nerviosas autónomas que inervan el músculo
liso generalmente se ramifican de manera difusa encima
de una lámina de fibras musculares. En la mayor parte de los casos estas fibras no hacen
contacto directo con la membrana de las células de las fibras
musculares lisas, sino que forman las denominadas uniones
difusas que secretan su sustancia transmisora hacia el recubrimiento
de matriz del músculo liso, con frecuencia a una
distancia de varios nanómetros a varios micrómetros de las
células musculares; después la sustancia transmisora difunde
hacia las células.
La excitación muscular viaja desde esta
capa externa hacia las capas internas por conducción de los potenciales de acción en la masa muscular o mediante difusión adicional de la sustancia transmisora. La mayor parte de los axones terminales delgados tiene múltiples varicosidades distribuidas a lo
largo de sus ejes. En estos puntos se interrumpen las células de Schwann que rodean a los axones, de modo que se puede secretar la sustancia transmisora a través de las paredes de las varicosidades. Las sustancias transmisoras más importantes que
secretan los nervios autónomos que inervan el músculo liso
son acetilcolina y noradrenalina, aunque nunca son secretadas
por las mismas fibras nerviosas.
Potenciales de membrana y potenciales de acción
en el músculo liso.
En el estado de reposo normal el potencial intracelular es habitualmente
de aproximadamente –50 a –60 mV, que es aproximadamente
30 mV menos negativo que en el músculo esquelético. Los potenciales de acción del músculo liso visceral se producen en una de dos formas: 1) potenciales en espiga y
2) potenciales de acción con meseta.
Potenciales en espiga. Los potenciales de acción en
espiga típicos, como los que se ven en el músculo esquelético,
aparecen en la mayor parte de los tipos de músculo liso unitario.
La duración de este tipo de potencial de acción es de
10 a 50 ms. Estos potenciales de
acción se pueden generar de muchas maneras, por ejemplo
mediante estimulación eléctrica, por la acción de hormonas
sobre el músculo liso, por la acción de sustancias transmisoras
procedentes de las fibras nerviosas, por distensión o
como consecuencia de su generación espontánea en la propia
fibra muscular.
Potenciales de acción con meseta.
muestra un potencial de acción de músculo liso con una
meseta. El inicio de este potencial de acción es similar al del
potencial en espiga típico. Sin embargo, en lugar de la repolarización
rápida de la membrana de la fibra muscular, la repolarización
se retrasa durante varios cientos hasta 1.000 ms (1 s).
La membrana de la célula muscular lisa tiene muchos más canales
de calcio activados por el voltaje que el músculo esquelético,
aunque tiene pocos canales de sodio activados por el
voltaje. Por el contrario, el flujo de iones calcio hacia el interior de la fibra
es el principal responsable del potencial de acción, los canales de calcio
se abren muchas veces más lentos que los canales de
sodio, y también permanecen abiertos mucho más tiempo. Otra característica importante de la entrada de los iones
calcio en las células durante el potencial de acción es que los
iones calcio actúan directamente sobre el mecanismo contráctil
del músculo liso para producir la contracción. Así, el
calcio realiza dos tareas a la vez.
Los efectos de los factores tisulares locales
y las hormonas determinan la contracción del
músculo liso sin potenciales de acción.
Dos tipos de factores estimulantes no
nerviosos y no relacionados con el potencial de acción que
participan con frecuencia son: 1) factores químicos tisulares
locales y 2) varias hormonas.
El control de la contracción de las arteriolas, metaarteriolasy esfínteres precapilares. Los más pequeños de estos
vasos tienen una inervación escasa o nula. Sin embargo, el
músculo liso es muy contráctil y responde rápidamente a
los cambios de las condiciones químicas locales del líquido
intersticial circundante.
En el estado normal de reposo muchos de los vasos sanguíneos
pequeños permanecen contraídos, pero cuando es necesario
un flujo sanguíneo tisular adicional múltiples factores
pueden relajar la pared vascular, permitiendo de esta manera
el aumento del flujo. De esta forma, un potente sistema de
control de retroalimentación local controla el flujo sanguíneo
a la zona tisular local. Algunos de los factores de control
específicos son los siguientes:
1. La ausencia de oxígeno en los tejidos locales produce relajación
del músculo liso y, por tanto, vasodilatación.
2. El exceso de anhídrido carbónico produce vasodilatación.
3. El aumento de la concentración de iones hidrógeno produce
vasodilatación.
La adenosina, el ácido láctico, el aumento de los iones
potasio, la disminución de la concentración de los iones calcio
y el aumento de la temperatura corporal producen vasodilatación
local.
Efectos de las hormonas sobre la contracción del
músculo liso.
Algunos receptores hormonales de la membrana
del músculo liso abren canales iónicos de sodio o de calcio
y despolarizan la membrana, al igual que ocurre después de
la estimulación nerviosa. A veces se producen potenciales
de acción, o potenciales de acción que ya se están produciendo
pueden potenciarse. Por el contrario, se produce inhibición cuando la hormona
(u otro factor tisular) cierra los canales de sodio y
calcio para impedir la entrada de estos iones positivos;
también se produce inhibición si los canales de potasio,
que normalmente están cerrados, se abren, lo que permite
que iones potasio positivos difundan hacia el exterior de la
célula. Estas dos acciones aumentan el grado de negatividad
en el interior de la célula muscular, un estado que se denomina
hiperpolarización y que inhibe intensamente la contracción
muscular.
Algunas veces la contracción o la inhibición del músculo
liso es iniciada por hormonas que no producen directamente
ningún cambio en el potencial de membrana. Para inhibir la contracción
se sabe que otros mecanismos activan la enzima adenilato
ciclasa o guanilato ciclasa de la membrana celular; las porciones
de los receptores que sobresalen hacia el interior de
las células están acopladas con estas enzimas, dando lugar
a la formación de monofosfato cíclico de adenosina (AMPc)
o monofosfato cíclico de guanosina (GMPc), denominados
segundos mensajeros. El AMPc y el GMPc tienen muchos
efectos, uno de los cuales es modificar el grado de fosforilación
de varias enzimas que inhiben indirectamente la contracción.
Se activa la bomba que mueve iones calcio desde
el sarcoplasma hacia el retículo sarcoplásmico, así como
la bomba de la membrana celular que saca iones calcio de la
propia célula; estos efectos reducen la concentración de los
iones calcio en el sarcoplasma, inhibiendo de esta manera
la contracción.
Origen de los iones calcio que causan
la contracción a través de la membrana celular
y a partir del retículo sarcoplásmico.
Una diferencia importante
es que el retículo sarcoplásmico, que aporta prácticamente
todos los iones calcio para la contracción del músculo esquelético,
está poco desarrollado en la mayor parte del músculo
liso. Por el contrario, la mayoría de los iones calcio que producen
la contracción entran en la célula muscular desde el
líquido extracelular en el momento del potencial de acción
o de otro estímulo. Es decir, la concentración de iones calcio
en el líquido extracelular es superior a 10–3 molar, en comparación
con menos de 10–7 molar en el interior de la célula
muscular lisa; esto produce una difusión rápida de los iones calcio hacia el interior de la célula desde el líquido extracelular
cuando se abren los canales de calcio. El tiempo necesario
para que se produzca esta difusión es en promedio de entre
200 y 300 ms y se denomina período de latencia antes de que
comience la contracción. Este período de latencia es aproximadamente
50 veces mayor para la contracción del músculo
liso que para la del músculo esquelético.
Función del retículo sarcoplásmico del músculo.
Pequeñas invaginaciones de la membrana celular, denominadas
cavéolas, están junto a las superficies de estos túbulos.
Las cavéolas serían un análogo rudimentario del sistema de
túbulos transversos del músculo esquelético. Se piensa que
la transmisión de un potencial de acción hacia las cavéolas
excita la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos
próximos de la misma manera que los potenciales
de acción de los túbulos transversos del músculo esquelético
producen la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos
longitudinales del músculo esquelético. En general,
cuanto más extenso sea el retículo sarcoplásmico de la fibra
muscular lisa, más rápidamente se contraerá.
ROBERTO 